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기사입력 : 2023.11.02 16:12
- "자당의 70% 당도에 열량은 10%에 불과"
- 스테비아·자일리톨 등 설탕 대체 감미료
설탕 대체품 알룰로스 대량 생산 기술이 개발됐다.
미국 매체 뉴아틀라스(newatlas)는 식품과학&기술분야 저명 학술지 '네이처스 npj 음식 과학(Nature's npj Science of Food)'에 게재된 설탕 대체품 알룰로스를 대량 생산할 수 있는 기술에 대해 소개했다.
설탕은 우리 몸에 필요한 에너지를 제공하는 주요 영양소이기도 하지만, 과다하게 섭취하면 체중이 늘거나, 제2형 당뇨병, 심장병 등의 만성질환을 일으킬 수 있다.
알룰로스는 자당보다 약 70% 정도의 당도를 가지고 있으면서도, 열량은 단지 10% 정도이며, 제2형 당뇨병 환자의 혈당 수치를 개선할 수 있다.
다만, 현재의 생산 방법으로는 알룰로스의 생산량이 낮고 품질도 높지 않아, 그 성장 가능성이 제한되고 있다.
그런데 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스(UC Davis)의 과학자들이 알룰로스 생산에 대한 중요한 돌파구를 제시했다. 알룰로스의 품질을 높이고 생산량을 증대할 수 있는 방법을 개발해 건강한 설탕 대체품의 가능성을 확대시켰다.
알룰로스는 1그램 당 약 0.4칼로리로, 일반 설탕의 4칼로리에 비해 칼로리가 상당히 낮다. 또한, 단당류로 신체 내에서 다른 신진대사 과정을 거친다.
대장에서 약 70%의 알룰로스가 흡수되며, 이는 24시간 이내에 소변으로 배출된다. 나머지 알룰로스는 대장을 통해 48시간 이내에 몸 밖으로 나온다. 그 결과, 알룰로스는 혈당이나 인슐린 수치에 별다른 영향을 주지 않는다.
현재, 알룰로스는 D-타가토스-3-에피머라아제(D-tagatose-3-epimerase,DTEase)와 D-프시코스-3-에피머라아제(D-psicose-3-epimerase, DPEase)라는 효소를 사용해 프루토스로부터 변환되는 과정을 통해 추출된다. 그러나 이 방법에는 일부 제한적인 요소가 있어, 생산량이 최대 50%에 그치며 순도도 낮게 유지되고 있다.
연구팀은 기존 효소를 개선하여 생산량을 늘리려는 시도를 넘어, 알룰로스를 새로운 방법으로 생산할 방안을 모색했다. 이 과정에서 일반적인 장내 세균인 대장균(E. coli)을 이용한 새로운 생산 방법을 찾아냈다.
이 미생물의 대사 과정을 수정해 포도당을 공급받으면 알룰로스로 변환하도록 했다. 이로 인해 62% 이상의 생산량 증가와 중요한 순도 수준도 달성할 수 있었다.
연구팀은 새로운 생산 방법이 현재 인프라와 생물화학 기술을 사용해 알룰로스 생산을 증대하는 것이 지속 가능하고 경제적이라고 설명했다.
연구자들은 논문에서 "전체 세포 촉매 기술과 인프라는 이미 산업적으로 확립되어 있고, 모델 생물인 대장균은 상업적 식품 생산과 경쟁하지 않는 원료를 사용할 수 있다"고 언급했다.
희귀 설탕인 알룰로스를 대량으로 생산할 수 있는 이 기술은 초가공 식품에 사용될 저칼로리 설탕 대체제를 제공함으로써, 전 세계적으로 증가하고 있는 비만 문제 해결에 기여할 것으로 예상된다.
더불어, 알룰로스의 생산 증가는 의학적으로 중요한 단당류 공급에도 도움을 줄 것으로 보인다.
수정된 대장균은 공급받는 모든 포도당을 소비하므로 현재의 생산 방법에서 필요한 순도 향상을 위한 추가적인 후속 작업이 줄어들 것이 예상된다.
한편, 설탕 대체제로 널리 알려진 감미료에는 스테비아가 있다. 단맛이 강한 대신 칼로리가 없고 체내 흡수가 안 되며 소변으로 그대로 배출되는 것으로 알려졌다. 그러나 스테비아가 장내 미생물 균형에 부정적인 영향을 미친다는 연구 결과도 있다.
에리스리톨 또한 저칼로리 감미료로 알려져 있다. 특정 과일에서 자연적으로 발견되는 설탕 알코올이다. 설탕과는 매우 비슷한 맛을 가졌는데 혈당이나 인슐린 수치를 급등시키지 않는다. 하지만 과도하게 섭취할 경우, 소화에 문제가 생기거나 가스 배출과 설사를 유발할 수 있다.
껌을 통해 잘 알려진 자일리톨도 단맛을 지닌 설탕 알코올이다. 산을 형성하지 않는 천연 감미료이지만 역시 섭취가 지나치면 소화계 부작용이 발생할 수 있다. 이 밖에 몽크푸르트, 사카린 등이 설탕을 대체할 감미료로 알려져 있다.
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